KR20130133562A - Method of manufacturing window frame, and window frame manufactured thereby - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for manufacturing a window frame in which a glass is installed inside and a window frame which is manufactured into one-piece according to the method. The above method comprises: a) a step of covering a frame shaped tube member with a braided fabric or a multi-axial warp knitted fabric in order to have a thickness corresponding to the shape of a longitudinal section of the window frame; b) a step of forming a window frame preform by making the tube member, which is covered by the braided fabric or the multi-axial warp knitted fabric, into a shape corresponding to the window frame; and c) a step of hardening by filling resin into the window frame preform. According to the manufacturing method of the present invention, the window frame can be easily formed into one-piece without a surface only made with resins by covering the frame shaped tube member with the braided fabric or the multi-axial warp knitted fabric in order to have a thickness corresponding to the shape of longitudinal section of the window frame and emitting gas for shrinkage and making the member into the shape corresponding to the window frame. The window frame manufactured by the above method not only is light weighted but has enhanced physical properties such as toughness, fatigue resistance, and impact resistance and the likes so that operating expanses of vehicles, flights and the likes can be reduced and users can elastically prepare for development trends of the vehicles, flights and the likes whose main bodies are formed with composite materials. [Reference numerals] (AA) Start;(BB) End;(S100) Step of covering a frame shaped tube member with a braided fabric or a multi-axial warp knitted fabric;(S200) Step of forming a window frame preform by making into a window frame form;(S300) Step of hardening by filling resin

Description

윈도우 프레임의 제조방법 및 이러한 방법에 의해 제조된 윈도우 프레임 {METHOD OF MANUFACTURING WINDOW FRAME, AND WINDOW FRAME MANUFACTURED THEREBY}METHOD OF MANUFACTURING WINDOW FRAME, AND WINDOW FRAME MANUFACTURED THEREBY < RTI ID = 0.0 >

본 발명은 윈도우 프레임의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 간단한 방식으로 일체형의 프리폼을 만들어 성형이 가능한 윈도우 프레임의 제조방법 및 이러한 방법에 의해 제조되어 우수한 물성을 나타내는 윈도우 프레임에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a method of manufacturing a window frame capable of forming an integral type preform by a simple method and a window frame manufactured by such a method and exhibiting excellent physical properties.

윈도우 프레임(window frame)은 차량, 항공기 등의 객실의 윈도우(window)를 장착하기 위한 구조물로서 본체에 일렬로 장착되는 원형, 타원형, 직사각형의 구조물이다. 직사각형의 윈도우 프레임의 개략적인 구조 및 이의 종단면을 도 1 및 도 2에 각각 도시하고 있다.A window frame is a structure for mounting a window of a room such as a vehicle or an airplane, and is a circular, elliptical, or rectangular structure that is mounted on a main body in a line. A schematic structure of a rectangular window frame and its longitudinal section are shown in Figs. 1 and 2, respectively.

종래 항공기에 사용되는 윈도우 프레임은 알루미늄을 이용한 기계가공품이었으나, 최근 항공기의 무게 절감을 통한 운용 비용 절감을 위해 항공기의 동체 스킨(fuselage skin)이 복합재료로 바뀌고 있는 추세이며, 더불어 기존 금속 재질인 알루미늄 윈도우 프레임도 복합재료로 대체하여 사용하고 있다.Conventionally, the window frame used in aircraft has been machined using aluminum. Recently, fuselage skin of aircraft has been changed to composite material in order to reduce operating cost through weight saving of aircraft. In addition, Window frames are also being replaced by composite materials.

일반적으로, 항공기용 윈도우 프레임은 두 가지 방법으로 제조된다.Generally, window frames for aircraft are manufactured in two ways.

첫 번째 방법은 탄소섬유를 단섬유(staple fiber, chopped fiber)로 자른 것을 에폭시 수지와 섞어 시트상 성형재료(sheet molding compound, SMC) 형태로 제조한 다음 이를 윈도우 프레임 형태로 성형하는 방법이고, 두 번째 방법은, 도 3에 도시된 바와 같이, 4 조각의 프리폼(preform)을 만들기 위하여 프리프레그(prepreg)를 가지고 4종류로 적층한 다음 함께 성형하여 윈도우 프레임을 만드는 방법이다. The first method is to cut the carbon fiber into staple fiber (chopped fiber) and mix it with an epoxy resin to form a sheet molding compound (SMC) As shown in FIG. 3, the method is a method of forming a window frame by stacking four types of prepregs together to form four pieces of preforms, and then molding them together.

첫 번째 방법은 간단하고 생산성이 좋으나 기계적 물성이 약한 단점을 가지고 있으며, 두 번째 방법은 대부분의 기계적 물성은 첫 번째 방법보다 비교적 좋으나 4개의 프리폼이 만나는 면이 수지만으로 구성되어 있어서 4개의 프리폼을 동시성형(co-curing)한다고 하여도 일체형(one-piece)으로 만드는 방법보다 압축 또는 충격에 의하여 균열(crack)이 빠르게 전파되어 피로수명이 단축되는 문제점을 가진다. 또한, 생산이 복잡하고 수작업으로 제품을 만들기 때문에 시간이 많이 걸리고 재현성이 나쁜 단점을 가지고 있다.The first method is simple and the productivity is good but the mechanical properties are weak. In the second method, most of the mechanical properties are relatively better than the first method. However, since the surface where the four preforms meet is composed of only the resin, Even when the co-curing is performed, the crack propagates rapidly due to compression or impact rather than the one-piece method, which shortens the fatigue life. In addition, since the production is complicated and the product is made by hand, it takes much time and has a disadvantage of poor reproducibility.

본 발명자들은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 프레임 형상의 튜브 부재를 제작하고, 이러한 구조물에 조물(braided fabric) 또는 다축경편물(multi-axial warp knitted fabric)로 감은 다음 기체를 배출하여 수축시키거나 또는 압착하여 윈도우 프레임에 대응하는 형상으로 만든 다음 수지를 충진시켜 경화하는 손쉬운 과정을 통해 내피로성, 내충격성, 내압축성이 개선된 윈도우 프레임을 제조할 수 있음을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.In order to solve the above-described problems, the present inventors have made a frame-shaped tube member and wound the structure on a braided fabric or a multi-axial warp knitted fabric, The present invention has been accomplished by confirming that a window frame improved in fatigue resistance, impact resistance and compressive resistance can be produced through an easy process of pressing the resin into a shape corresponding to a window frame and then filling and curing the resin.

따라서, 본 발명의 목적은 간단한 방식으로 수지만으로 이루어진 면이 없이 일체로 성형이 가능한 윈도우 프레임의 제조방법 및 이러한 방법에 의해 제조되어 우수한 물성을 나타내는 윈도우 프레임을 제공하는 것이다.Therefore, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a window frame which can be integrally formed without a surface made of only a resin in a simple manner, and a window frame which is manufactured by such a method and exhibits excellent physical properties.

상기 목적에 따라, 본 발명은 a) 프레임 형상의 튜브 부재 상에, 윈도우 프레임의 종단면의 형상에 대응하는 두께가 형성되도록 조물(braid fabric) 또는 다축경편물(multi-axial warp knitted fabric)을 감싸는 단계; b) 상기 조물 또는 다축경편물로 감싸인 튜브 부재를 상기 윈도우 프레임에 대응하는 형상으로 만들어 윈도우 프레임 프리폼을 형성하는 단계; 및 c) 상기 윈도우 프레임 프리폼에 수지를 충진시켜 경화하는 단계를 포함하는 윈도우 프레임의 제조방법을 제공한다.According to the above object, the present invention provides a method of manufacturing a braided or multi-axial warp knitted fabric, comprising the steps of: a) forming a braid fabric or a multi-axial warp knitted fabric on a frame-shaped tube member to form a thickness corresponding to the shape of the longitudinal cross- step; b) forming a window frame preform by making the tube member wrapped with the strand or multi-axle knitted fabric into a shape corresponding to the window frame; And c) curing the window frame preform by filling the resin with resin.

상기 다른 목적에 따라, 본 발명은 상기 방법에 따라 수지만으로 이루어진 면이 없는, 일체형(one-piece)으로 제조된 윈도우 프레임을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a window frame made of a resin, which is made of a resin in accordance with the above method, and which is made of a one-piece.

본 발명의 제조방법은 원하는 두께(즉, 원하는 윈도우 프레임의 종단면의 형상에 대응하는 두께)가 형성되도록 조물 또는 다축경편물을 프레임 형상의 튜브 부재에 감싼 후 기체를 배출시키거나 압착하여 윈도우 프레임의 형상으로 윈도우 프레임 프리폼을 만들기 때문에, 수지만으로 이루어진 면이 없이, 일체형으로 된 윈도우 프레임을 손쉽게 제조할 수 있다.The manufacturing method of the present invention is a method of wrapping a rectangular or multicyclone knitted fabric on a frame-shaped tube member so as to form a desired thickness (i.e., a thickness corresponding to the shape of a longitudinal section of a desired window frame) Since the window frame preform is made in the shape of a window frame, it is possible to easily manufacture an integral window frame without a surface made of resin alone.

또한, 이와 같이 제조된 윈도우 프레임은 가벼울 뿐만 아니라 내피로성, 내충격성, 내압축성 등과 같은 물성 면에서 우수하여, 차량, 항공기 등의 운용 비용을 경감하고, 향후 본체가 복합재로 구성된 차량, 항공기 등의 개발 동향에 탄력적으로 대비할 수 있다. In addition, the window frame manufactured in this way is not only light but also excellent in physical properties such as fatigue resistance, impact resistance and compressive resistance, so that it is possible to reduce the operation cost of vehicles, aircraft, and the like, It can flexibly prepare for development trends.

도 1은 일반적인 직사각형의 윈도우 프레임의 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 II-II' 선을 따라 취해진 종단면도이다.
도 3은 도 2에 상응하는, 4 조각의 프리프레그(prepreg)를 적층하여 얻어진 종래 항공기용 윈도우 프레임의 종단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 프레임의 제조방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 운동장 트랙 형상의 튜브 부재에 대한 개략적인 모식도이다.
도 6은 도 2의 종단면을 원형으로 변형하는 과정을 도시한 윈도우 프레임의 개략적인 단면 형태를 보여준다.
도7은 도 6의 윈도우 프레임을 구성하는 n겹의 조물 또는 다축경편물의 적층 상태의 단면을 보여준다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 조물이 프레임 형상의 튜브 부재 주위를 감싸는 모습을 개략적으로 보여주는 모식도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예 따라 조물들의 겹을 프레임 형상의 튜브 부재 안쪽에서 결합하기 위해 스티칭(stiching)이 행해진 상태를 보여준다.
도 10은 ASTM D 790법에 따라 시편 1 ~ 8과 대조시편 1 ~ 4에 대하여 3점 굽힘 시험을 실시하는 모습을 개략적으로 나타낸 그림이다.
도 11은 시편 1 ~ 8과 대조시편 1 ~ 4의 굽힙 강도를 나타낸 그래프이다.
도 12는 KS M 3381법에 따라 시편 1 ~ 8과 대조시편 1 ~ 4에 대하여 인장 시험을 실시하는 모습을 개략적으로 나타낸 그림이다.
도 13은 시편 1 ~ 8과 대조시편 1 ~ 4의 인장 강도를 나타낸 그래프이다.
도 14는 KS M 3383법에 따라 시편 1 ~ 8과 대조시편 1 ~ 4에 대하여 압축 시험을 실시하는 모습을 개략적으로 나타낸 그래프이다.
도 15는 시편 1 ~ 8과 대조시편 1 ~ 4의 압축 강도를 나타낸 그래프이다.
Figure 1 is a schematic perspective view of a generally rectangular window frame.
2 is a longitudinal sectional view taken along line II-II 'of FIG.
Fig. 3 is a longitudinal sectional view of a conventional window frame for an aircraft obtained by laminating four pieces of prepregs corresponding to Fig. 2; Fig.
4 is a flowchart schematically showing a method of manufacturing a window frame according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a schematic diagram of a tube member of a playground track shape according to an embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 6 shows a schematic cross-sectional view of a window frame showing a process of deforming the longitudinal section of FIG. 2 into a circular shape.
Fig. 7 shows a cross-section of an n-fold structure or multiaxial warp yarns constituting the window frame of Fig. 6 in a laminated state.
8 is a schematic view showing a state in which a building is wrapped around a frame member in accordance with an embodiment of the present invention.
FIG. 9 shows a state in which stitching is performed to join the folds of the structures inside the frame member in accordance with an embodiment of the present invention.
10 is a schematic view showing a three-point bending test for specimens 1 to 8 and control specimens 1 to 4 according to ASTM D 790 method.
11 is a graph showing the bending strengths of specimens 1 to 8 and control specimens 1 to 4.
12 is a schematic view showing the tensile test of specimens 1 to 8 and control specimens 1 to 4 according to KS M 3381 method.
13 is a graph showing the tensile strengths of specimens 1 to 8 and control specimens 1 to 4.
Fig. 14 is a graph schematically showing a state in which a compression test is carried out for specimens 1 to 8 and control specimens 1 to 4 in accordance with KS M 3383 method.
15 is a graph showing the compressive strengths of specimens 1 to 8 and control specimens 1 to 4.

본 발명의 윈도우 프레임의 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하고자 한다.A method of manufacturing a window frame according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 프레임의 제조방법을 개략적으로 도시한 순서도이다. 4 is a flowchart schematically showing a method of manufacturing a window frame according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 먼저, 프레임 형상의 튜브 부재 상에 원하는 두께가 되도록 조물 또는 다축경편물을 감는다 (S100). Referring to FIG. 4, first, a strand or multicyclone knitted fabric is wound on a frame-shaped tube member so as to have a desired thickness (S100).

본 발명에서 프레임 형상의 튜브 부재는 내부에 유리가 장착될 윈도우 프레임 제작을 위한 주형(template)으로 이용되며 추후 윈도우 프레임에 대응하는 형상으로의 변형이 용이하도록 중공부(hollow part)를 가진 형태로 제작된다. 또한, 상기 튜브 부재는 변형 후에도 제거됨이 없이 윈도우 프레임 내에 존재하고 있기 때문에, 차량, 항공기 등의 경량화를 위해 가벼운 재질로 제작되는 것이 바람직하다. 이에, 상기 튜브 부재는 알루미늄, 티타늄, 두랄루민(duralumin) 등의 금속 재질을 이용하여 제조되거나, 차량, 항공기용 윈도우 프레임을 성형할 때 일반적으로 사용되는 에폭시 수지를 이용한 필름 혹은 이와 유사한 수지(예: 비닐에스터수지, 불포화 폴리에스터수지, 페놀수지 등)로 만든 필름을 이용하여 제조될 수 있다.In the present invention, the frame-shaped tube member is used as a template for fabricating a window frame in which a glass is to be mounted, and has a hollow part so as to be easily deformed into a shape corresponding to a window frame . Further, since the tube member is present in the window frame without being removed even after the deformation, it is preferable that the tube member is made of a light material in order to lighten a vehicle, an aircraft, and the like. The tube member may be made of a metal material such as aluminum, titanium, duralumin, or the like, or may be a film made of an epoxy resin or a similar resin (for example, Vinyl ester resin, unsaturated polyester resin, phenol resin, and the like).

상기 튜브 부재의 제조방법은 중공부가 마련된 프레임 형상의 부재를 제조할 수 있는 방법이라면 특별히 한정되지 않으며, 이때 튜브 부재의 크기 및 형상은 최종 윈도우 프레임의 크기 및 형상을 고려하여 조절한다. 예를 들어, 에폭시 수지 필름으로 이루어진 프레임 형상의 튜브 부재는 에폭시 수지 필름 2장을 각각 프레임 형상(예컨대, 운동장 트랙 형상, 타원형, 원형 등)으로 절단한 후, 이들의 가장자리를 열접착 등을 통해 결합한 다음, 상기 2장의 필름 결합으로 형성된 중공부에 기체를 주입함으로써 얻을 수 있다.The method of manufacturing the tubular member is not particularly limited as long as it is a method of manufacturing a frame-shaped member provided with a hollow portion. The size and shape of the tubular member are adjusted in consideration of the size and shape of the final window frame. For example, a frame-shaped tube member made of an epoxy resin film is obtained by cutting two epoxy resin films into a frame shape (for example, a track track shape, an ellipse shape, a circular shape, etc.) And then injecting a gas into the hollow portion formed by the two film bonds.

도 5는 운동장 트랙과 같은 타원 형태의 튜브 부재를 예시하고 있지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.5 illustrates an elliptical tube member such as a playground track, but the present invention is not limited thereto.

이러한 프레임 형상의 튜브 부재상에는 하기와 같이 직조된 조물 또는 다축경편물이 감싸진다. 상기 조물 또는 다축경편물을 이용하여 제조된 윈도우 프레임 프리폼은, 단섬유를 이용하여 제조된 윈도우 프레임 프리폼과 달리, 섬유가 질서 정연하게 배열되어 있어 섬유의 충진율(packing factor)이 높으며, 또한 섬유부피분율이 증가함에 따라 강도가 증가될 수 있다. 게다가, 단섬유를 이용하여 윈도우 프레임 프리폼을 제조할 경우, 섬유부피분율을 증가시키기 위해 높은 압력을 가하면 섬유의 좌굴(bucking), 꼬임(kink) 등에 의해 물성이 낮아지게 되는데, 조물 또는 다축경편물을 이용할 경우, 섬유부피분율을 약 60 %까지 증가시키더라도 강도가 저하되지 않는다.On such a frame-shaped tube member, a woven fabric or multicomponent knitted fabric is wrapped as follows. Unlike the window frame preforms manufactured using short fibers, the window frame preforms prepared using the above-mentioned wood or polycrystalline knitted fabrics have a high packing factor due to the ordered arrangement of the fibers, As the fraction increases, the strength can be increased. In addition, when a window frame preform is produced using short fibers, physical properties are lowered by bucking or kinking of the fibers when a high pressure is applied to increase the volume fraction of the fibers. , The strength is not lowered even if the fiber volume fraction is increased to about 60%.

상기 단계 S100은 윈도우 프레임의 종단면의 형상에 대응하도록 조물(braided fabric) 또는 다축경편물(multi-axial warp knitted fabric)을 직조하는 단계와 상기 튜브 부재 상에 조물 또는 다축경편물을 감아 적층하는 단계를 포함할 수 있다. The step S100 includes weaving a braided fabric or a multi-axial warp knitted fabric so as to correspond to the shape of the longitudinal section of the window frame, and winding and laminating a knitted or multicolored knitted fabric on the tube member . ≪ / RTI >

상기 직조 단계 이전에, 도 6에 도시된 바와 같이, 윈도우 프레임의 종단면의 일 점을 기준으로 상기 종단면을 원형으로 만들어 상기 종단면의 각 부분의 두께를 산출하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 윈도우 프레임의 종단면의 각 부분을 이등분한 선들이 만나는 점을 기준으로 상기 종단면을 원형으로 만든 후, 상기 종단면의 각 부분의 두께를 산출할 수 있다. 이러한 산출과정에 의해 조물 또는 다축경편물의 최종 두께 및 조물 또는 다축경편물의 겹(층수)을 결정할 수 있으며 상기 과정은 컴퓨터 시뮬레이션 등을 통해 수행될 수 있다.As shown in FIG. 6, before the weaving step, the step of calculating the thickness of each part of the longitudinal section by making the longitudinal section circular, with respect to one point of the longitudinal section of the window frame. For example, as shown in FIG. 2, the thickness of each part of the longitudinal section can be calculated after making the longitudinal section circular, with respect to a point where lines bisecting each part of the longitudinal section of the window frame meet. The final thickness of the strand or multi-axis strand and the number of strands (number of strands) of the strand or multi-axis strand can be determined by this calculation process, and the above process can be performed by computer simulation or the like.

이렇게 산출된 조물 또는 다축경편물의 두께에 따라 도 7에 도시된 바와 같이 튜브 부재상에 조물 또는 다축경편물을 감아 n겹의 조물 또는 다축경편물을 튜브 부재상에 적층할 수 있다. As shown in FIG. 7, depending on the thickness of the composite or multi-axle flexible sheet, the n-fold or multicyclone knitted fabric can be laminated on the tube member by winding a sheet or multi-shaft knitted fabric on the tube member.

본 발명에서 사용하는 조물 및 다축경편물은 천의 일종으로, 당 업계에 알려진 방법에 따라 직조될 수 있다. 다만, 본 발명에서 사용하는 조물은 일반적인 조물과 달리, 튜브 부재의 길이방향에 수직인 단면 둘레를 따라 두께가 변하도록 실의 굵기를 달리하거나 중심사(axial yarn)의 굵기를 달리하여 직조된다. 즉, 본 발명의 조물은 튜브 부재의 길이방향에 수직인 단면 둘레를 따라 두께가 변하고, 튜브 부재의 둘레에 감길 때 단면 둘레의 동일한 위치에 동일한 두께의 조물 부위가 겹쳐져서 위치한다. The knitted and multicomponent knitted fabrics used in the present invention are a kind of cloth and can be woven according to methods known in the art. However, unlike a typical fabric, the fabric used in the present invention is woven by varying the thickness of the yarn or by changing the thickness of the axial yarn so that the thickness varies along the circumference perpendicular to the longitudinal direction of the tube member. That is, the present invention changes the thickness along the circumferential surface of the tubular member, which is perpendicular to the longitudinal direction of the tubular member, and overlaps the same thickness of the same thickness portion around the tubular member.

또, 본 발명에서 사용하는 다축경편물도 전술한 조물과 마찬가지로, 튜브 부재의 길이방향에 수직인 단면 둘레를 따라 두께가 변하도록 0 ˚로 사용되는 실의 굵기를 달리하여 직조되며, 이로 인해 상기 다축경편물은 튜브 부재의 길이방향에 수직인 단면 둘레를 따라 두께가 변하고, 튜브 부재의 둘레에 감길 때 단면 둘레의 동일한 위치에 동일한 두께의 다축경편물 부위가 겹쳐져서 위치한다. The multiaxial warp yarns used in the present invention are also woven by varying the thickness of yarns used at 0 degrees such that the thickness varies along the circumference perpendicular to the longitudinal direction of the tube member, The shrink knitted fabric varies in thickness along a circumferential surface perpendicular to the longitudinal direction of the tube member and overlaps with a multifactor knitted fabric portion of the same thickness at the same position around the circumferential surface when wrapped around the tube member.

또한, 본 발명에서는 상기 조물 및 다축경편물의 직조시, 원하는 강도 방향에 따라 조물에서는 브레이드사의 배향각에 변화를 주며, 다축경편물에서는 배향각에 변화를 줄 수 있다.In addition, in the present invention, the orientation of the braid yarns is changed in the fabrics according to the desired strength direction during weaving of the fabrics and the multifiber warp knitted fabrics, and the orientation angles can be changed in the multifactor knitted fabrics.

조물(또는 다축경편물)은 열린 형태로 짜면서 튜브 부재 주위를 감거나 튜브 부재의 길이 및 둘레에 대응하는 치수(dimension, 폭 × 너비)로 이미 짜여진 n장의 조물(또는 다축경편물)을 적층하는 형태로 감을 수도 있다. (Or multicomponent knitted fabric) is formed by laminating n pieces of knit (or multifunctional knit) knit already woven around the tube member in an open form, or with a dimension (width x width) corresponding to the length and circumference of the tube member It can also be wound in the form.

본 발명에서 사용된 조물(braided fabric) 및 다축경편물은 직물(woven fabric)과 달리, 직선 및 곡선 부분에서 전단 변형(shear deformation)이 쉬워 원통형으로 구겨짐 없이 변형될 수 있으며, 두께가 한면에서 변하도록 실의 굵기를 달리하거나 중심사의 굵기(또는 0˚로 사용하는 실의 굵기)를 달리하여 직조될 수 있다. 직조된 조물(또는 다축경편물)을 감싸면서 조물(또는 다축경편물)의 양쪽 끝을 튜브 부재의 안쪽에서 스티칭(stiching)하거나 접착제 등을 이용하여 결합시킬 수 있다. 조물(또는 다축경편물)의 스티칭은 수작업으로 하거나 스티칭 장치에 의해 이루어질 수 있고 접착제 등은 분무 등의 방법에 의해 적용이 가능하다. 이러한 과정을 통해 조물(또는 다축경편물)의 양 끝단이 풀어지는 것을 방지할 수 있고 적절한 자재 형상을 유지할 수 있다.Unlike the woven fabric, the braided fabric and the multifunctional knitted fabric used in the present invention can be deformed without being wrinkled in a cylindrical shape due to easy shear deformation in straight and curved portions, (Or the thickness of yarn used at 0 °) of the center yarn may be varied. Both ends of the knitted fabric (or multicomponent knitted fabric) may be stitched on the inside of the tube member while being wrapped around the woven fabric (or multi-shaft knitted fabric), or may be joined using an adhesive or the like. The stitching of the fabric (or multifunctional knitted fabric) can be done manually or by a stitching apparatus, and the adhesive or the like can be applied by a method such as spraying. This process can prevent both ends of the article (or multi-shaft knitted fabric) from being loosened and maintain the proper material shape.

도 8은 조물이 튜브 부재 주위를 감싸는 모습을 개략적으로 보여주고 있으며, 도 9는 조물들의 겹을 튜브 부재 안쪽에서 결합하기 위해 스티칭된 상태를 보여준다. Fig. 8 schematically shows a structure wrapping around a tube member, and Fig. 9 shows a stitched state for joining the folds of the assemblies inside the tube member.

다음으로, 상기 조물 또는 다축경편물로 감싸인 튜브 부재를 윈도우 프레임에 대응하는 형상으로 만들어 윈도우 프레임 프리폼을 형성한다 (S200).Next, the tubular member wrapped in the above-mentioned tubular or multiaxial knitted fabric is shaped into a shape corresponding to the window frame to form a window frame preform (S200).

상기 단계 S200은 상기 튜브 부재를 파괴하는 단계 및 상기 파괴된 튜브 부재와 이러한 튜브 부재에 감싸져 있는 조물 또는 다축경편물을, 몰드를 이용하여 윈도우 프레임에 대응하는 형상으로 가압 성형 또는 수지이동성형(RTM, Resin Transfer Molding)하는 단계를 포함할 수 있다.The step S200 includes a step of breaking the tube member and a step of forming the broken tube member and the stranded or multicyclone knitted fabric wrapped by the tube member in a shape corresponding to the window frame by press molding or resin transfer molding RTM, Resin Transfer Molding).

예를 들어, 상기 튜브 부재가 수지성(resinous) 필름으로 제조된 경우, 튜브 부재를 바늘과 같은 도구를 사용하여 터트리면, 튜브 부재 내부에 충진되어 있던 기체가 외부로 배출되어 상기 튜브 부재가 수축되고, 이렇게 수축된 튜브 부재와 이러한 튜브 부재에 감싸져 있는 조물 또는 다축경편물이 몰드상에서 원하는 윈도우 프레임 형상으로 변형될 수 있다. 한편, 상기 튜브 부재가 금속 시트로 제조된 경우, 압착 등의 방식으로 상기 튜브 부재를 눌러서 몰드상에서 원하는 윈도우 프레임의 형상으로 변형시킬 수 있다. 이러한 공정은 필라멘트 와인딩 제조방법에서 맨드럴(mandrel)을 제거할 수 없을 때 라이너(liner)를 사용하는 방법과 유사하다.For example, when the tube member is made of a resinous film, if the tube member is torn with a tool such as a needle, the gas filled in the tube member is discharged to the outside to shrink the tube member , The tube member thus contracted and the stranded or multicyclone knitted fabric wrapped around the tube member can be deformed into a desired window frame shape on the mold. On the other hand, when the tube member is made of a metal sheet, the tube member can be pressed and deformed into a shape of a desired window frame on the mold by pressing or the like. This process is similar to the method of using a liner when the mandrel can not be removed in the filament winding manufacturing method.

마지막으로, 형성된 윈도우 프레임 프리폼(즉, 윈도우 프레임 형상으로 된 조물 및 튜브 부재)에 수지를 충진하여 경화한다(S300). Finally, the formed window frame preform (i.e., a window frame shaped article and a tube member) is filled with resin and cured (S300).

수지 충진 공정은 당업계에 익히 알려진 RTM(resin transfer molding), VaRTM(vacuum-assisted RTM), 오토클레이브(autoclave) 공정 중에서 선택하여 사용할 수 있으며, RTM 공법이 바람직하다. 수지는 VRM34(Hexcel사), RTM6(Hexcel사) 등이 사용될 수 있다.The resin filling process can be selected from resin transfer molding (RTM), vacuum-assisted RTM (VaRTM), and autoclave processes well known in the art, and the RTM method is preferable. Resin may be VRM34 (Hexcel), RTM6 (Hexcel) or the like.

수지 충진 이후에는, 수지가 충진된 윈도우 프레임 프리폼을 당업계에 일반적으로 알려진 방법을 이용하여 경화시켜 원하는 윈도우 프레임을 얻는다. 예를 들어, 약 70 내지 90 ℃의 온도하에서 상기 충진된 수지를 경화시킬 수 있다.After resin filling, the resin filled window frame preform is cured using methods generally known in the art to obtain the desired window frame. For example, the filled resin can be cured at a temperature of about 70 to 90 < 0 > C.

본 발명은 또한 상기 방법에 따라 수지만으로 이루어진 층이 없이 일체형으로 제조되고 내압축성, 내피로성, 내충격성 등의 측면에서 우수한 윈도우 프레임을 제공한다.The present invention also provides an excellent window frame which is integrally manufactured without a layer made of a resin alone and excellent in terms of compressibility, fatigue resistance, impact resistance and the like according to the above method.

본 발명에 따른 윈도우 프레임은 상술한 바와 같이 프레임 형상의 튜브 부재상에 상기 윈도우 프레임의 종단면의 형상에 대응하는 두께가 형성되도록 조물 또는 다축경편물을 감싼 다음 기체를 배출시켜 수축하거나 또는 압착하여 윈도우 프레임에 대응하는 형상으로 만든 후 수지를 충진, 경화시키기 때문에 수지만으로 이루어진 층이 없이, 일체형으로 윈도우 프레임을 손쉽게 제조할 수 있다. 나아가, 본 발명의 윈도우 프레임은 조물(또는 다축경편물)과 수지로 구성된 뛰어난 성능의 복합재료를 이용하여 제조되기 때문에, 가벼울 뿐만 아니라 내압축성, 내피로성, 내충격성 등과 같은 물성면에서 우수하여, 차량, 항공기 등에 적용가능하며 이들의 운용 비용을 경감하고, 향후 본체가 복합재로 구성된 항공기 등의 개발 동향에 탄력적으로 대비할 수 있다. The window frame according to the present invention is formed by wrapping a braid or multicyclone knitted fabric so as to form a thickness corresponding to the shape of the longitudinal section of the window frame on the frame-shaped tube member as described above, Since the resin is filled and cured after being made into a shape corresponding to the frame, it is possible to easily manufacture a window frame in an integrated form without a layer made only of a resin. Further, since the window frame of the present invention is manufactured using a composite material having excellent performance composed of a composite material (or a multifunctional knitted fabric) and a resin, it is not only light but also excellent in properties such as compression resistance, fatigue resistance, impact resistance, Vehicles, aircraft, etc., and it is possible to reduce the operation cost thereof, and to flexibly prepare for the development trend of the aircraft composed of the composite body in the future.

이상에서, 본 발명은 항공기용 윈도우 프레임의 측면에서 설명되고 있지만 이는 예시적인 것에 불과하며, 차량, 헬리콥터, 일반 건물 등에도 적용이 가능하며, 나아가 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.
Although the present invention has been described in terms of a window frame for an aircraft, the present invention is merely illustrative and can be applied to a vehicle, a helicopter, a general building, and the like. Further, It is possible to carry out various modifications within the scope, and this is also within the scope of the present invention.

이하 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. However, the following examples are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the present invention.

<실시예 1> &Lt; Example 1 >

프레임 형상의 튜브 부재(에폭시 수지 필름)를 준비하였다(도 5 참조). 또, 3축(triaxial) 브레이드 기계를 이용하여 조물[원사: E-glass fiber (㈜ 한국화이바의 ER 600), 원사 굵기: 900 Denier]를 준비하였다. 이후, 도 9에 도시된 바와 같이, 준비된 튜브 부재 상에 상기 조물을 열린 형태로 감으면서, 조물의 양끝 부분을 튜브 부재의 안쪽에서 계속적으로 스티칭하였다. 이후, 조물로 감싸진 튜브 부재를 바늘로 터뜨린 다음, 몰드를 이용하여 윈도우 프레임 형상으로 가압 성형하여 윈도우 프레임 프리폼을 제조하였다. 이어서, RTM(Resin Transfer Molding) 성형법을 통해 상기 윈도우 프레임에 수지 조성물(에폭시 수지/경화제=3/1, 이때 에폭시 수지로서 국도화학의 YD-114 사용)을 충진시키고 80 ℃에서 2 시간 동안 경화시켜 윈도우 프레임을 제조하였다.
A frame member (epoxy resin film) was prepared (see Fig. 5). In addition, a three-axis (triaxial) blade machine was used to prepare the fabric (yarn: E-glass fiber (ER 600 from Korea Fiber Co., Ltd.), yarn thickness: 900 Denier). Thereafter, as shown in Fig. 9, both ends of the fabric were stitched continuously from the inside of the tube member while winding the fabric on the prepared tube member in an open form. Thereafter, the tube member surrounded by the blank was blown off with a needle, and then press-formed into a window frame shape using a mold to produce a window frame preform. Subsequently, a resin composition (epoxy resin / curing agent = 3/1, where YD-114 was used as an epoxy resin) was filled into the window frame by RTM (Resin Transfer Molding) molding method and cured at 80 ° C for 2 hours Window frame.

<실시예 2><Example 2>

실시예 1에서 사용된 조물 대신 다축 경편물[원사: E-glass fiber (㈜ 한국화이바의 ER 600), (주)동일산자 제품, 0/±45 적층]을 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 수행하여 윈도우 프레임을 제조하였다.
Except that the multi-axially ground fabric (yarn: E-glass fiber (ER 600 from Korea Fiber Co., Ltd.), manufactured by Yasunami Kogyo Co., Ltd., 0 / 占 45 laminated layer) was used instead of the material used in Example 1, 1 to prepare a window frame.

<실험예 1> - 윈도우 프레임의 물성 측정&Lt; Experimental Example 1 > - Measurement of physical properties of window frames

1-1. 재료 및 시편 제조1-1. Materials and specimen manufacturing

(a) 재료(a) material

- 원사: E-Glass fiber (㈜한국화이바의 ER 600, 굵기: 900 denier)- Yarn: E-Glass fiber (ER-600 from Korea Fiber Co., Ltd., thickness: 900 denier)

- 조물: 3축(triaxial) 브레이드 기계를 이용하여 제조- Fabric: manufactured using triaxial braid machine

- 다축경편물: (주)동일산자 제품, 0/±45 적층- Multifunctional knitted fabric: manufactured by YI San-san Co., 0 / ± 45 lamination

- 수지 조성물: 에폭시 수지와 경화제 함유(에폭시수지/경화제 =3/1)- Resin composition: Containing epoxy resin and curing agent (epoxy resin / curing agent = 3/1)

(b) 시편 1 ~ 4의 제조(b) Preparation of specimens 1 to 4

준비된 조물을 몰드(40 ㎜ × 200 ㎜)에 넣은 후, 상기 몰드에 수지 조성물을 주입한 후 80 ℃에서 2시간 동안 경화시켜 조물 복합재료를 제조하였다. 이때, 조물 복합재료의 유리섬유부피분율을 30, 40, 50, 60 %로 조절하여 시편 1 ~ 4를 얻었다. 여기서, 유리섬유부피분율은 하기 수학식 1로 계산되었고, 이 계산 결과에 따라 각 시편의 섬유부피분율에 따른 두께를 계산하여, 각각의 섬유부피분율에 따른 시편을 제조하였다. 하기 표 1은 시편 1 ~ 4에 대하여 두께를 동일하게 하고, 무게에 따른 각각의 섬유부피분율을 계산한 것을 나타낸 것이다.A prepared composite material was placed in a mold (40 mm x 200 mm), the resin composition was injected into the mold, and the mixture was cured at 80 ° C for 2 hours to prepare a composite material. At this time, specimens 1 to 4 were obtained by adjusting the glass fiber volume fraction of the composite material to 30, 40, 50 and 60%. Here, the glass fiber volume fraction was calculated by the following equation (1), and the thickness according to the fiber volume fraction of each sample was calculated according to the calculation result, and the sample according to each fiber volume fraction was manufactured. Table 1 below shows the calculation of the individual fiber volume fractions with the same thickness for the specimens 1 to 4.

Figure pat00001
Figure pat00001

(상기 수학식 1에서,(In the above formula (1)

V f 는 유리섬유 부피(㎤)이고, V f is the glass fiber volume (cm 3)

V m 은 에폭시 수지 부피(㎤)임) V m is an epoxy resin volume (cm 3)

Fiber weight(g)Fiber weight (g) No. of plyNo. of ply Fiber volume fraction (%)Fiber volume fraction (%) 시편 1Psalm 1 7.77.7 33 30.130.1 시편 2Psalm 2 10.310.3 44 40.140.1 시편 3Psalm 3 12.912.9 55 50.250.2 시편 4Psalm 4 15.515.5 66 60.260.2

(c) 시편 5 ~ 8의 제조(c) Preparation of specimens 5 to 8

조물 복합재료의 제조에서 사용된 조물 대신 다축 경편물을 사용하는 것을 제외하고는, 조물 복합재료의 제조와 동일하게 수행하여 다축 경편물 복합재료를 제조하였다. 이때, 다축경편물 복합재료의 유리섬유부피분율을 30, 40, 50, 60 %로 조절하여 시편 5 ~ 8를 얻었다. 각 시편의 제조시, 상기 시편 1 ~ 4와 마찬가지로 상기 수학식 1에 의해 각 시편의 섬유부피분율을 계산하고, 이를 통해 두께를 계산하여, 각각의 섬유부피분율에 따른 시편을 제조하였다. 하기 표 2은 시편 5 ~ 8에 대하여 두께를 동일하게 하고, 무게에 따른 각각의 섬유부피분율을 계산한 것을 나타낸 것이다.A multiaxial lightly knitted composite material was prepared in the same manner as the preparation of the matrix composite material, except that the multiaxial knitted fabric was used instead of the matrix used in the preparation of the matrix composite. At this time, specimens 5 to 8 were obtained by adjusting the glass fiber volume fraction of the multifunctional knitted composite material to 30, 40, 50 and 60%. In the preparation of each specimen, the volume fraction of each specimen was calculated from Equation (1) as in the above Specimens 1 to 4, and thicknesses thereof were calculated to prepare specimens corresponding to the respective fiber volume fractions. Table 2 below shows that the thicknesses of specimens 5 to 8 are the same, and the respective fiber volume fractions are calculated according to the weight.

Fiber weight(g)Fiber weight (g) No. of plyNo. of ply Fiber volume fraction (%)Fiber volume fraction (%) 시편 5Psalm 5 10.910.9 33 30.530.5 시편 6Psalm 6 14.514.5 44 40.640.6 시편 7Psalm 7 18.218.2 55 50.850.8 시편 8Psalm 8 21.821.8 66 61.061.0

(d) 대조시편 1 ~ 4의 제조(d) Preparation of control specimens 1 to 4

E-Glass fiber (㈜한국화이바의 ER 600, 굵기: 900 denier)를 1 inch 길이로 절단한 다음, 이를 준비된 수지 조성물과 혼합한 후, 이들을 몰드(40 ㎜ × 200 ㎜)에 넣고 80 ℃에서 2 시간 동안 경화시켜 단섬유 복합재료를 제조하였다. 이때, 단섬유 복합재료의 유리섬유부피분율을 30, 40, 50, 60 %로 조절하여 대조시편 1 ~ 4를 얻었다. 각 시편의 제조시, 상기 시편 1 ~ 4와 마찬가지로 상기 수학식 1에 의해 각 시편의 섬유부피분율을 계산하고, 이를 통해 두께를 계산하여, 각각의 섬유부피분율에 따른 시편을 제조하였다. 하기 표 3은 대조시편 1 ~ 4에 대하여 두께를 동일하게 하고, 무게에 따른 각각의 섬유부피분율을 계산한 것을 나타낸 것이다.E-glass fiber (ER 600, thickness: 900 denier, manufactured by Korea Fiber Co., Ltd.) was cut into a length of 1 inch and then mixed with the prepared resin composition. The resultant was put into a mold (40 mm x 200 mm) Lt; / RTI &gt; to produce a short fiber composite material. At this time, control samples 1 to 4 were obtained by controlling the glass fiber volume fraction of the short fiber composite material to 30, 40, 50, and 60%. In the preparation of each specimen, the volume fraction of each specimen was calculated from Equation (1) as in the above Specimens 1 to 4, and thicknesses thereof were calculated to prepare specimens corresponding to the respective fiber volume fractions. Table 3 below shows the calculation of each fiber volume fraction according to the weight, with the thicknesses of the control specimens 1 to 4 being the same.

Fiber weight(g)Fiber weight (g) Fiber volume fraction (%)Fiber volume fraction (%) 대조시편 1Contrast Psalm 1 12.312.3 30.130.1 대조시편 2Control Psalm 2 16.416.4 40.140.1 대조시편 3Contrast Psalm 3 20.420.4 50.050.0 대조시편 4Contrast Psalm 4 30.630.6 60.060.0

1-2. 굽힘 강도(1-2. Bending strength ( flexuralflexural strengthstrength ) 측정) Measure

1) ASTM D 790 법에 따라 시편 1 ~ 8과 대조시편 1 ~ 4에 대하여 3점 굽힘 시험(3-point bending test)을 실시하여 굽힘 강도를 측정하였다(도 10 참조). 측정 결과를 도 11에 나타내었다. 측정시, cross-head speed는 2 ㎜/min이었고, 시편의 지지대 거리와 두께의 비율은 16 : 1 이었다. 여기서, 굽힘 강도는 하기 수학식 2로 계산하였다.1) A 3-point bending test was performed on specimens 1 to 8 and control specimens 1 to 4 according to ASTM D 790, and the bending strength was measured (see FIG. 10). The measurement results are shown in Fig. In the measurement, the cross-head speed was 2 mm / min, and the ratio of the support distance to the thickness of the specimen was 16: 1. Here, the bending strength was calculated by the following formula (2).

Figure pat00002
Figure pat00002

(상기 수학식 1에서, (In the above formula (1)

P는 최대 하중(N)이고, P is the maximum load (N)

L은 지지대 거리(m)이며, L is the support distance (m)

b는 시편의 폭(m)이고, b is the width (m) of the specimen,

t는 시편의 두께(m)임) t is the thickness of the specimen (m)

1-3. 인장 강도 측정1-3. Tensile strength measurement

KS M 3391 법에 따라 시편 1 ~ 8과 대조시편 1 ~ 4에 대하여 인장 시험을 실시하여 인장 강도를 측정하였다(도 12 참조). 측정 결과는 도 13에 나타내었다. 도 12에 도시된 바와 같이, 인장시험기의 그립 부위에서 시편의 압축 파단을 방지하기 위해 시료의 끝 부분에 탭을 부착하였다. 측정시, cross-head speed는 1.5 ㎜/min이었다.Tensile tests were carried out on specimens 1 to 8 and control specimens 1 to 4 according to KS M 3391 (see Fig. 12). The measurement results are shown in Fig. As shown in Fig. 12, a tab was attached to the end portion of the sample to prevent compression fracture of the specimen at the grip portion of the tensile tester. When measured, the cross-head speed was 1.5 mm / min.

1-4. 압축 강도 측정1-4. Compressive strength measurement

KS M 3383 법에 따라 시편 1 ~ 8과 대조시편 1 ~ 4에 대하여 압축 시험을 실시하여 압축 강도를 측정하였다(도 14 참조). 측정 결과는 도 15에 나타내었다. 측정시, cross-head speed는 1.5 ㎜/min이었고, 시편의 길이는 80 ㎜이었다. 압축 강도는 하기 수학식 3으로 계산하였다.Compression tests were carried out on specimens 1 to 8 and control specimens 1 to 4 according to KS M 3383 method (see FIG. 14). The measurement results are shown in Fig. During the measurement, the cross-head speed was 1.5 mm / min and the specimen length was 80 mm. The compressive strength was calculated by the following equation (3).

Figure pat00003
Figure pat00003

(상기 수학식 2에서,(In the above equation (2)

σ은 압축 강도(MPa)이고, ? is compressive strength (MPa),?

P는 파괴시 압축 하중(N)이며, P is the compressive load (N) at failure,

A는 시편의 단면적(㎟)임) A is the cross-sectional area of the specimen (mm 2)

1-5. 결과1-5. result

1) 도 11에서 알 수 있는 바와 같이, 시편 1 ~ 4는 섬유부피분율이 큰 시편일 수록 굽힙강도가 높았고, 이는 시편 5 ~ 8도 마찬가지였다. 즉, 조물 복합재료 및 다축경편물 복합재료의 경우 섬유부피분율이 증가할수록 굽힘강도가 증가하였다. 반면, 대조시편 2(섬유부피분율: 40 %)가 대조시편 1(섬유부피분율: 30 5)보다 굽힙강도가 높았으나, 대조시편 2보다 섬유부피분율이 큰 대조시편 3이나 4의 경우, 대조시편 2와 유사한 굽힘강도를 가졌다. 즉, 단섬유 복합재료의 경우, 섬유부피분율이 증가하여도 굽힘강도가 그리 높지 않았다.1) As can be seen from FIG. 11, the specimens 1 to 4 had higher bending strengths with larger fiber volume fractions, which was also the case with specimens 5 to 8. That is, the bending strength of the composite fabric and the multifunctional knitted fabric composite increased as the fiber volume fraction increased. On the other hand, the control specimen 2 (fiber volume fraction: 40%) had higher bending strength than the control specimen 1 (fiber volume fraction: 30 5), but the control specimen 3 or 4 having a higher volume fraction of the fiber than the control specimen 2 And had bending strength similar to that of specimen 2. That is, in the case of the single-fiber composite material, the bending strength was not so high even if the volume fraction of the fibers increased.

2) 인장 강도 측정 결과, 시편 1 ~ 8은 섬유부피분율이 클수록 인장강도가 높았으며, 대조시편 1 ~ 4보다 인장강도가 높았다(도 12 참조). 이는 대조시편 1 ~ 4의 경우, 단섬유의 배향이 무작위로 배열되어 있어 축방향으로 배열되어 있는 섬유가 상대적으로 적고 섬유의 좌굴(buckling)의 영향으로 인해 인장강도가 더 낮은 것으로 생각된다. 2) As a result of tensile strength measurement, the tensile strength of specimens 1 to 8 was higher as the fiber volume fraction was larger, and the tensile strength was higher than that of control specimens 1 to 4 (see FIG. 12). In contrast, in the control specimens 1 to 4, the orientation of the short fibers was randomly arranged, so that the fibers arranged in the axial direction were relatively small and the tensile strength was considered to be lower due to the buckling effect of the fibers.

또, 조물을 사용한 시편 1 ~ 4의 경우, 다축경편물을 사용한 시편 5 ~8에 비해 인장강도가 높았다. 이는 시편 1 ~ 4에서 사용된 조물의 경우, axial사뿐만 아니라 브레이드사의 배향각이 45 ˚보다 작게 배향됨으로써 축방향으로 많은 섬유가 배향되어 있기 때문이라 생각된다.The tensile strength of the specimens 1 to 4 using the material was higher than that of the specimens 5 to 8 using the multimodal knitted fabric. It is thought that the orientation of the braid yarn is oriented not only not only in the axial direction but also in the case of the specimens 1 to 4, which is less than 45 ˚, so that many fibers are oriented in the axial direction.

3) 압축 강도 측정 결과, 조물 복합재료 또는 다축경편물 복합재료를 사용한 시편 1 ~ 8의 경우, 단섬유 복합재료를 사용한 대조시편 1 ~ 4에 비해 압축 특성이 우수하였다(도 15 참조). 또, 시편 1 ~ 8의 경우, 섬유부피분율이 증가함에 따라 압축 강도가 향상된 반면, 대조시편 1 ~ 4의 경우, 섬유부피분율이 40 %일 때 최대 압축 강도를 가지나 섬유부피분율이 50, 60 %일 때 압축 강도가 매우 많이 낮아졌다. 이는 단섬유복합재료의 경우, 섬유부피분율이 높아지게 되면 섬유 사이에 수지가 제대로 침투(충진)되지 못하여 미세 기공이 존재하게 되고, 이로 인해 압축 특성이 저하되는 것으로 추정된다. 또, 복합재료의 압축특성은 섬유의 특성뿐만 아니라 복합재료 내 결점의 수, 기지재(수지 조성물)의 충진율 등도 주요한 요인으로 작용하는 바, 단섬유 복합재료의 섬유부피분율이 50, 60 %로 증가될수록 섬유가 더 많이 굴곡(buckling)되고, 이로 인해 섬유 사이에 더 많은 빈 공간(미세 기공)이 존재하게 되고, 따라서 낮은 압축하중이 가해져도 상기 빈 공간에서부터 균열(crack)이 발생하여 파단이 발생한 것으로 생각된다. 3) As a result of the compressive strength measurement, the compression characteristics of the specimen 1 to 8 using the matrix composite material or the multifunctional knitted composite material were superior to the control specimens 1 to 4 using the single fiber composite material (see FIG. 15). In the case of specimens 1 to 8, the compressive strength was improved as the volume fraction of the fibers increased. On the other hand, the control specimens 1 to 4 had the maximum compressive strength at a fiber volume fraction of 40% %, The compressive strength was very low. In the case of the short fiber composite material, it is presumed that if the volume fraction of the fibers is increased, the resin is not properly penetrated (filled) between the fibers, and the micropores are present, thereby degrading the compression characteristics. The compression characteristics of the composite material are not only the characteristics of the fibers but also the number of defects in the composite material and the filling ratio of the matrix (resin composition). The fiber volume fraction of the monofilament composite material is 50% and 60% The more fibers are buckled, the more vacant spaces (micropores) are present between the fibers, so that even if a low compressive load is applied, cracks are generated from the empty space, .

4) 이러한 측정 결과들을 통해, 본 발명과 같이, 프레임 형상의 튜브 부재를 조물 또는 다축경편물로 감싼 후 수지로 충진하고 경화시켜 얻은 윈도우 프레임 프리폼을 이용하여 윈도우 프레임을 제조할 경우, 단섬유 복합재료를 이용하는 종래 윈도우 프레임에 비해 동일한 섬유부피분율에서 굽힘강도, 인장 강도, 압축 강도 등의 물성이 현저하게 향상될 수 있다는 것을 예상할 수 있다. 또한, 본 발명에 따라 윈도우 프레임을 제조시 조물 또는 다축경편물의 섬유부피분율을 60 % 정도로 조절하여 사용할 경우, 단섬유 복합재료를 이용한 종래 윈도우 프레임보다 질량이 1/2 정도로 대폭 감소될 수 있다는 것을 예상할 수 있다. 4) Through the measurement results, when a window frame is manufactured using a window frame preform obtained by wrapping a frame-shaped tube member with a strand or multifocal knitted fabric and filling it with a resin and curing as in the present invention, It can be expected that properties such as bending strength, tensile strength and compressive strength can be remarkably improved at the same fiber volume fraction as compared with the conventional window frame using the material. In addition, when the window frame is manufactured according to the present invention, when the fiber volume fraction of the crucible or multi-axis fiber is adjusted to about 60%, the mass can be reduced to about 1/2 of that of the conventional window frame using the single fiber composite material Can be expected.

Claims (7)

a) 프레임 형상의 튜브 부재 상에, 윈도우 프레임의 종단면의 형상에 대응하는 두께가 형성되도록 조물(braided fabric) 또는 다축경편물(multi-axial warp knitted fabric)을 감싸는 단계;
b) 상기 조물 또는 다축경편물로 감싸인 튜브 부재를 윈도우 프레임에 대응하는 형상으로 만들어 윈도우 프레임 프리폼을 형성하는 단계; 및
c) 상기 윈도우 프레임 프리폼에 수지를 충진시켜 경화하는 단계
를 포함하는 윈도우 프레임의 제조방법.
a) wrapping a braided fabric or a multi-axial warp knitted fabric such that a thickness corresponding to the shape of the longitudinal section of the window frame is formed on the frame-shaped tube member;
b) forming a window frame preform by making the tubular member wrapped with the strand or multi-axis knitted fabric into a shape corresponding to a window frame; And
c) filling the window frame preform with resin and curing the resin;
The method comprising the steps of:
제1항에 있어서,
상기 단계 a)는
a1) 상기 윈도우 프레임의 종단면의 형상에 대응하도록 상기 조물 또는 다축경편물을 직조하는 단계; 및
a2) 상기 튜브 부재상에 상기 직조된 조물 또는 다축경편물을 감싸는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
The method of claim 1,
The step a)
a1) weaving the set or multicyclone knitted fabric so as to correspond to the shape of the longitudinal section of the window frame; And
a2) wrapping the woven or multicomponent knitted fabric on the tube member
&Lt; / RTI &gt;
제2항에 있어서,
상기 단계 a1) 이전에, 상기 윈도우 프레임의 종단면의 일점을 기준으로 상기 종단면을 원형으로 만들어 상기 종단면의 각 부분의 두께를 산출하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
3. The method of claim 2,
Further comprising the step of calculating the thickness of each part of the longitudinal section by making the longitudinal section circular with respect to one point of the longitudinal section of the window frame before step a1).
제2항에 있어서,
상기 단계 a2)에서, 상기 조물 또는 다축경편물의 양끝을 상기 튜브 부재의 안쪽에서 스티칭(stiching)하거나 접착제를 이용하여 양끝을 잇는 것을 특징으로 하는 방법.
3. The method of claim 2,
Wherein both ends of the strand or multiaxial warp yarn are stiching on the inside of the tube member or are connected to each other at both ends using an adhesive in step a2).
제1항에 있어서,
상기 단계 b)는
b1) 상기 튜브 부재를 파괴하는 단계; 및
b2) 상기 파괴된 튜브 부재와 이러한 튜브 부재에 감싸져 있는 조물 또는 다축경편물을, 몰드를 이용하여 윈도우 프레임에 대응하는 형상으로 가압 성형하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
The method of claim 1,
Step b) is
b1) breaking the tube member; And
b2) press-molding the broken tube member and the composition or multi-axial warp knitted fabric wrapped in the tube member to a shape corresponding to the window frame using a mold;
&Lt; / RTI &gt;
제1항에 있어서,
상기 단계 c)는 RTM(resin transfer molding), VaRTM(vacuum-assisted RTM), 및 오토클레이브(autoclave) 공정 중에서 선택된 하나의 공정을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
The method of claim 1,
The step c) is performed using one of the following processes selected from resin transfer molding (RTM), vacuum-assisted RTM, and autoclave process.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 방법에 따라 일체형으로(one-piece) 제조된 윈도우 프레임. A window frame manufactured in one piece according to the method of any one of claims 1 to 6.
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